[發明專利]高密度水泥漿用高溫穩定劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202010680850.6
• 申請日: 2020-07-15
• 公開（公告）號: CN111807748A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 劉文明;吳朝明;齊奔;林志輝;付家文;趙殊勛;李小林;凌勇;陳緒;王翔宇;李中國;李強;任碩
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司;中國石油天然氣集團有限公司
• 主分類號: C04B24/20
• 分類號: C04B24/20;C08F220/58;C08F220/56;C08F226/04;C08F226/06;C08F212/36;C08F251/00;C08F212/14
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

本發明公開了一種高密度水泥漿用高溫穩定劑及其制備方法，其中高溫穩定劑包括以重量份計的76～84份的膨潤土、10～14重量份的改性定優膠、6～10重量份的交聯共聚物；改性定優膠采用苯乙烯磺酸鈉和2?丙烯酰胺?2?甲基丙磺酸對定優膠進行接枝共聚得到；交聯共聚物由2?丙烯酰胺基?2?甲基丙磺酸、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨、N?乙烯基己內酰胺和二乙烯基苯共聚而成的交聯共聚物，其分子量為7×10⁵～9×10⁵；該高溫穩定劑具有低溫高粘、高溫增粘的特點，顯著改善水泥漿高溫穩定，解決現有水泥漿高溫穩定性差的問題，且對水泥漿綜合性能無不良影響，滿足現場施工需求；另外，該穩定劑在制備方面制備方法簡單，條件以控制，成本低，具有市場推廣應用前景。

技術領域

本發明涉及油氣田井下作業技術領域，特別涉及一種高密度水泥漿用高溫穩定劑及其制備方法。

背景技術

我國深層油氣資源已成為勘探開發的主要領域。高溫深井固井用水泥漿，常采用可溶性聚合物作為降失水劑、緩凝劑等外加劑，解決了高溫失水大，稠化時間難調整等各種難題。但隨著勘探開發向更深層發展，水溶性聚合物的一些缺陷在應用過程中逐漸暴露，主要體現在聚合物粘度會隨著溫度的升高而顯著降低，聚合物體系的穩定性減弱，水泥顆粒沉降加劇，水泥漿體系穩定性變差。高密度水泥漿中含有大量加重材料，更易發生沉降，甚至嚴重分層。

對于高密度水泥漿，目前常采用顆粒級配的方式提高水泥漿穩定性。合理設計加重材料的粒徑分布，引入微硅、微錳礦粉等超細顆粒，可一定程度解決高密度水泥漿的高溫穩定性。但在密度超過2.40g/cm3，溫度超過130℃后，高密度水泥漿穩定性將難以保持。

為了進一步提升高密度水泥漿穩定性，研究人員從多個方面開展研究：

CN104263333A公開了一種高密度水泥漿穩定劑，由20-30％非金屬氧化物，65-75％金屬氧化物，3-5％瀝青微粉組成。該穩定劑主要通過顆粒級配的方式提高高密度水泥漿高溫穩定性。但該懸浮劑為無機顆粒，無法解決高密度水泥漿中水泥及加重材料自身熱運動加劇以及聚合物類外加劑高溫變稀造成的漿體變稀，穩定性變差等問題。

CN105176505A公開了一種固井用水泥漿穩定劑及其制備方法，包括54～89重量份的石英砂、2～20重量份的溫倫膠、0～8重量份的黃原膠、3～10重量份的聚乙烯醇、3～8重量份的接枝高分子聚合物。該穩定劑可提高水泥漿，包括高密度水泥漿的穩定性，對水泥漿的其它性能無不良影響。但穩定劑中涉及的接枝高分子聚合物制備工藝復雜，需多步反應才能制得，不利于工業化生產。

發明內容

本發明的目的是提供一種顯著改善高密度水泥漿高溫條件下的穩定性的高密度水泥漿用高溫穩定劑。

本發明的另一目的是提供一種上述高密度水泥漿用高溫穩定劑的制備方法。

為此，本發明技術方案如下：

一種高密度水泥漿用高溫穩定劑，包括以重量份計的70～90重量份的膨潤土、2～20重量份的改性定優膠、2～10份交聯共聚物；其中，所述改性定優膠采用苯乙烯磺酸鈉和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸對定優膠進行接枝共聚得到；所述交聯共聚物由2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化銨、N-乙烯基己內酰胺和二乙烯基苯共聚而成的交聯共聚物，其分子量為7×10⁵～9×10⁵。

優選，該高密度水泥漿用高溫穩定劑包括以重量份計的70～90重量份的膨潤土、2～20重量份的改性定優膠、2～10份交聯共聚物。

優選，所述改性定優膠的具體制備步驟如下：

S1、將10～14重量份的定優膠緩慢加入至60～80重量份的水中，加入過程中不斷攪拌溶液，攪拌速率為300～500r/min；